Przewodnik po ekstrakcji ultradźwiękowej EPA3550
ekstrakcja ultradźwiękowa to ekologiczna, przyjazna dla środowiska metoda ekstrakcji, która może być stosowana do małych próbek laboratoryjnych, a także do ekstrakcji cennych związków na komercyjną skalę produkcyjną. Agencja Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych (EPA) zaleca stosowanie różnych metod chemii analitycznej i charakterystycznych metod testowania, pobierania i monitorowania próbek środowiskowych oraz zapewniania jakości w celu wspierania ustawy o ochronie i odzyskiwaniu zasobów (RCRA). W przypadku ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami EPA wydała następujące wytyczne:
METODA 3550C – ekstrakcja ultradźwiękowa
1. Zakres i zastosowanie
Ponadto metody SW-846, z wyjątkiem wymaganego zastosowania metody do analizy parametrów zdefiniowanych metodą, mają być metodami przewodnimi, które zawierają ogólne informacje o tym, jak wykonać procedurę analityczną lub technikę, którą laboratorium może wykorzystać jako podstawowy punkt wyjścia do wygenerowania własnej szczegółowej standardowej procedury operacyjnej (SOP), albo do własnego ogólnego użytku, albo do konkretnego zastosowania projektowego. Dane dotyczące wydajności zawarte w tej metodzie służą wyłącznie celom orientacyjnym i nie mają być i nie mogą być wykorzystywane jako bezwzględne kryteria akceptacji QC do celów akredytacji laboratorium.
1.1 Niniejsza metoda opisuje procedurę ekstrakcji nielotnych i półlotnych związków organicznych z ciał stałych, takich jak gleby, osady i odpady. Proces ultradźwiękowy zapewnia ścisły kontakt matrycy próbki z rozpuszczalnikiem ekstrakcyjnym.
1.2 Metoda ta jest podzielona na dwie procedury, oparte na oczekiwanym stężeniu związków organicznych. Procedura niskiego stężenia (sekcja 11.3) dotyczy pojedynczych składników organicznych o spodziewanej zawartości mniejszej lub równej 20 mg/kg i wykorzystuje większy rozmiar próbki oraz trzy seryjne ekstrakcje (niższe stężenia są trudniejsze do ekstrakcji). Procedura średniego/wysokiego stężenia (sekcja 11.4) dotyczy pojedynczych składników organicznych, których spodziewane stężenie jest większe niż 20 mg/kg i wykorzystuje mniejszą próbkę i pojedynczą ekstrakcję.
1.3 Zdecydowanie zaleca się, aby ekstrakty zostały poddane pewnej formie oczyszczania (np. przy użyciu metody z serii 3600) przed analizą.
1.4 Bardzo ważne jest, aby metoda (w tym instrukcje producenta) była ściśle przestrzegana w celu osiągnięcia maksymalnej wydajności ekstrakcji. Patrz rozdział 11.0 w celu omówienia krytycznych aspektów procedury ekstrakcji. Należy zapoznać się z instrukcjami producenta dotyczącymi konkretnych ustawień operacyjnych.
1.5 Niniejsza metoda opisuje co najmniej trzy systemy rozpuszczalników ekstrakcyjnych, które mogą być stosowane dla różnych grup analitów (patrz rozdział 7.4). Można zastosować inne systemy rozpuszczalników, pod warunkiem, że można wykazać odpowiednią wydajność dla interesujących analitów. Wybór rozpuszczalnika do ekstrakcji będzie zależał od interesujących analitów i żaden pojedynczy rozpuszczalnik nie ma uniwersalnego zastosowania do wszystkich grup analitów. W związku z obawami dotyczącymi wydajności ekstrakcji ultradźwiękowej, szczególnie przy stężeniach bliskich lub niższych niż około 10 μg/kg, konieczne jest, aby analityk wykazał wydajność określonego systemu rozpuszczalników i warunków pracy dla interesujących analitów i stężeń. Ta demonstracja ma zastosowanie do każdego zastosowanego systemu rozpuszczalników, w tym tych wyraźnie wymienionych w tej metodzie. Jako minimum, taka demonstracja obejmie wstępną demonstrację biegłości opisaną w Metodzie 3500, przy użyciu czystej matrycy referencyjnej. Metoda 8000 opisuje procedury, które mogą być wykorzystane do opracowania kryteriów wydajności dla takich demonstracji, jak również dla wyników próbek matrycowych i laboratoryjnych próbek kontrolnych.
1.6 EPA zauważa, że istnieją ograniczone opublikowane dane dotyczące skuteczności ekstrakcji ultradźwiękowej w odniesieniu do pestycydów fosforoorganicznych przy niskich stężeniach części na miliard (ppb) i poniżej. W rezultacie stosowanie tej metody w szczególności dla tych związków powinno być poparte danymi dotyczącymi wydajności, takimi jak te omówione powyżej i w Metodzie 3500.
1.7 Przed zastosowaniem tej metody analitycy powinni zapoznać się z metodą podstawową dla każdego rodzaju procedury, która może być zastosowana w ogólnej analizie (np. Metody 3500, 3600, 5000 i 8000) w celu uzyskania dodatkowych informacji na temat procedur kontroli jakości, opracowania kryteriów akceptacji QC, obliczeń i ogólnych wskazówek. Analitycy powinni również zapoznać się z oświadczeniem o zrzeczeniu się odpowiedzialności znajdującym się na początku podręcznika oraz informacjami zawartymi w rozdziale drugim, aby uzyskać wskazówki dotyczące zamierzonej elastyczności w wyborze metod, aparatury, materiałów, odczynników i materiałów eksploatacyjnych oraz odpowiedzialności analityka za wykazanie, że zastosowane techniki są odpowiednie dla analitów będących przedmiotem zainteresowania, w matrycy będącej przedmiotem zainteresowania i na poziomach zainteresowania.
Ponadto analitycy i użytkownicy danych są informowani, że z wyjątkiem przypadków wyraźnie określonych w przepisach, stosowanie metod SW-846 nie jest obowiązkowe w odpowiedzi na federalne wymagania dotyczące testów. Informacje zawarte w tej metodzie są dostarczane przez EPA jako wytyczne do wykorzystania przez analityka i społeczność regulowaną w dokonywaniu ocen niezbędnych do generowania wyników, które spełniają cele jakości danych dla zamierzonego zastosowania.
1.8 Stosowanie tej metody jest ograniczone do stosowania przez lub pod nadzorem odpowiednio doświadczonych i przeszkolonych analityków. Każdy analityk musi wykazać zdolność do generowania akceptowalnych wyników przy użyciu tej metody. Jak wspomniano powyżej, takie demonstracje są specyficzne dla analitów będących przedmiotem zainteresowania i stosowanego systemu rozpuszczalników, a także dla procedur dla próbek o niskim i średnim/wysokim stężeniu.
VialTweeter do ultradźwiękowego przygotowania próbek
2. Podsumowanie metody
2.1 Procedura niskiego stężenia — Próbkę miesza się z bezwodnym siarczanem sodu w celu uzyskania sypkiego proszku. Mieszanina jest trzykrotnie ekstrahowana rozpuszczalnikiem przy użyciu ekstrakcji ultradźwiękowej. Ekstrakt jest oddzielany od próbki przez filtrację próżniową lub wirowanie. Ekstrakt jest gotowy do ostatecznego stężenia, oczyszczenia i/lub analizy.
2.2 Procedura średniego/wysokiego stężenia — Próbka jest mieszana z bezwodnym siarczanem sodu w celu uzyskania sypkiego proszku. Jest on ekstrahowany rozpuszczalnikiem za pomocą ekstrakcji ultradźwiękowej. Część ekstraktu jest zbierana w celu oczyszczenia i/lub analizy.
3. Definicje
Definicje, które mogą być istotne dla tej metody, można znaleźć w rozdziale pierwszym i instrukcjach producenta.
4. Zakłócenia
4.1 Rozpuszczalniki, odczynniki, szkło i inny sprzęt do przetwarzania próbek mogą powodować artefakty i/lub zakłócenia w analizie próbek. Należy wykazać, że wszystkie te materiały są wolne od zakłóceń w warunkach analizy poprzez analizę ślepych prób.
Może być konieczny szczególny dobór odczynników i oczyszczanie rozpuszczalników przez destylację w systemach całkowicie szklanych. Szczegółowe wytyczne dotyczące procedur kontroli jakości znajdują się w każdej stosowanej metodzie, a ogólne wytyczne dotyczące czyszczenia wyrobów szklanych - w rozdziale czwartym.
4.2 Interferencje są zwykle specyficzne dla analitów będących przedmiotem zainteresowania. W związku z tym należy zapoznać się z Metodą 3500 i odpowiednimi metodami oznaczania w celu uzyskania szczegółowych wskazówek dotyczących zakłóceń ekstrakcji.
5. Bezpieczeństwo
Niniejsza metoda nie uwzględnia wszystkich kwestii bezpieczeństwa związanych z jej stosowaniem. Laboratorium jest odpowiedzialne za utrzymanie bezpiecznego środowiska pracy i aktualnego pliku świadomości przepisów OSHA dotyczących bezpiecznego obchodzenia się z chemikaliami wymienionymi w tej metodzie. Plik referencyjny z kartami charakterystyki materiałów (MSDS) powinien być dostępny dla całego personelu zaangażowanego w te analizy.
6. Sprzęt i materiały eksploatacyjne
Wymienienie nazw handlowych lub produktów komercyjnych w niniejszym podręczniku służy wyłącznie celom ilustracyjnym i nie stanowi poparcia EPA ani wyłącznej rekomendacji do stosowania. Produkty i ustawienia przyrządów wymienione w metodach SW-846 reprezentują produkty i ustawienia stosowane podczas opracowywania metod lub później oceniane przez Agencję. Naczynia szklane, odczynniki, materiały eksploatacyjne, sprzęt i ustawienia inne niż wymienione w niniejszym podręczniku mogą być stosowane pod warunkiem, że wydajność metody odpowiednia dla zamierzonego zastosowania została wykazana i udokumentowana.
W tej sekcji nie wymieniono typowego szkła laboratoryjnego (np. zlewek i kolb).
6.2 Przygotowanie ultradźwiękowe — Należy użyć urządzenia tubowego wyposażonego w tytanową końcówkę lub urządzenia, które zapewni odpowiednią wydajność. (np. UP200Ht lub UP200St)
6.2.1 Przerywacz ultradźwiękowy — Zakłócacz musi mieć minimalną moc 300 W z możliwością pulsowania. Zalecane jest urządzenie zaprojektowane w celu zmniejszenia dźwięku kawitacji. Należy postępować zgodnie z instrukcjami producenta dotyczącymi przygotowania przerywacza do ekstrakcji próbek o niskim i średnim/wysokim stężeniu. (np. UP400S)
6.2.2 W przypadku metody niskiego stężenia należy użyć końcówki 3/4 cala, a w przypadku metody średniego/wysokiego stężenia należy użyć zwężającej się końcówki 1/8 cala przymocowanej do końcówki 1/2 cala.
6.3 Osłona dźwiękoszczelna - Aby uniknąć uszkodzenia słuchu, zaleca się stosowanie osłony dźwiękoszczelnej (np. osłony dźwiękoszczelnej SPB-L). W ten sposób można znacznie zmniejszyć hałas kawitacyjny procesu sonikacji.
Dodatkowe wyposażenie
6.4.1 Suszarka — Zdolny do utrzymania temperatury 105 stopni Celsjusza.
6.4.2 Eksykator.
6.4.3 Tygle — Porcelana lub aluminium jednorazowego użytku.
6.5 Pipety Pasteura — 1 ml, szklany, jednorazowy.
6.7 Urządzenie do filtracji próżniowej lub ciśnieniowej
6.7.1 Lejek Buchnera
6.7.2 Papier filtracyjny
6.8 Aparat Kuderna-Danish (K-D)
6.8.1 Rura koncentratora — 10 ml z podziałką. Korek ze szlifowanego szkła zapobiega parowaniu ekstraktów.
6.8.2 Kolba odparowująca — 500 ml. Przymocować kolbę do rurki koncentratora za pomocą sprężyn, zacisków lub równoważnych elementów.
6.8.3 Kolumna Snydera — Makro z trzema piłkami.
6.8.4 Kolumna Snydera — Mikro z dwoma kulkami.
6.8.5 Sprężyny — 1/2 cala.
6.9 System odzyskiwania oparów rozpuszczalnika.
UWAGA: To szkło jest zalecane do odzyskiwania rozpuszczalnika podczas procedur zatężania wymagających użycia koncentratorów wyparnych Kuderna-Danish. Włączenie tego urządzenia może być wymagane przez federalne, stanowe lub lokalne przepisy gminne, które regulują emisje lotnych związków organicznych do powietrza. EPA zaleca włączenie tego typu systemu regeneracji jako metody wdrożenia programu redukcji emisji. Odzyskiwanie rozpuszczalników jest sposobem na dostosowanie się do inicjatyw minimalizacji odpadów i zapobiegania zanieczyszczeniom.
6.10 Gotowanie chipsów — Ekstrahowany rozpuszczalnikiem, około 10/40 mesh (węglik krzemu lub odpowiednik).
6.11 Kąpiel wodna — Podgrzewana, z koncentryczną pokrywą pierścieniową, z możliwością regulacji temperatury do ± 5 stopni Celsjusza. Kąpiel powinna być używana w okapie.
6.12 Równowaga — Ładowanie od góry, możliwość dokładnego ważenia z dokładnością do 0,01 g.
6.13 Fiolki — 2 ml, do autosamplera GC, wyposażone w zakrętki pokryte politetrafluoroetylenem (PTFE) lub zaciskane nasadki.
6.14 Szklane fiolki scyntylacyjne — 20 ml, wyposażone w zakrętki wyłożone PTFE.
6.15 Łopatka — Stal nierdzewna lub PTFE.
6.16 Kolumna susząca — Kolumna chromatograficzna ze szkła borokrzemianowego o średnicy wewnętrznej 20 mm z watą szklaną w dolnej części.
UWAGA: Kolumny ze szklanymi dyskami z frytami są trudne do odkażenia po ich użyciu do suszenia silnie zanieczyszczonych ekstraktów. Można nabyć kolumny bez fryt.
Do zatrzymania adsorbentu należy użyć niewielkiej podkładki z waty szklanej. Przed wypełnieniem kolumny adsorbentem należy wstępnie przemyć watę szklaną 50 ml acetonu, a następnie 50 ml rozpuszczalnika elucyjnego.
6.17 Aparat do odparowywania azotu (opcjonalny) — N-Evap, 12- lub 24-pozycyjny (Organomation Model 112 lub równoważny).
7. Odczynniki i wzorce
7.2 Woda odczynnikowa niezawierająca związków organicznych. Wszystkie odniesienia do wody w tej metodzie odnoszą się do wody odczynnikowej wolnej od substancji organicznych, zgodnie z definicją w rozdziale pierwszym.
7.3 Siarczan sodu (granulowany, bezwodny), Na2SO4. Oczyścić przez ogrzewanie w temperaturze 400°C przez 4 godziny w płytkiej kuwecie lub przez wstępne oczyszczenie siarczanu sodu chlorkiem metylenu. Jeśli siarczan sodu jest wstępnie oczyszczony chlorkiem metylenu, należy przeprowadzić analizę ślepej próby, wykazując brak interferencji ze strony siarczanu sodu.
7.4 Rozpuszczalniki ekstrakcyjne
Próbki powinny być ekstrahowane przy użyciu systemu rozpuszczalników, który zapewnia optymalny, powtarzalny odzysk interesujących analitów z matrycy próbki, w stężeniach będących przedmiotem zainteresowania. Wybór rozpuszczalnika do ekstrakcji będzie zależał od interesujących analitów i żaden pojedynczy rozpuszczalnik nie ma uniwersalnego zastosowania do wszystkich grup analitów. Niezależnie od zastosowanego systemu rozpuszczalników, w tym tych szczegółowo wymienionych w niniejszej metodzie, analityk musi wykazać odpowiednią wydajność dla interesujących analitów na interesujących poziomach. Co najmniej, taka demonstracja obejmie wstępną demonstrację biegłości opisaną w metodzie 3500, przy użyciu czystej matrycy odniesienia. Metoda 8000 opisuje procedury, które mogą być wykorzystane do opracowania kryteriów wydajności dla takich demonstracji, jak również dla wyników próbek matrycowych i laboratoryjnych próbek kontrolnych.
Wiele z opisanych poniżej układów rozpuszczalników obejmuje połączenie rozpuszczalnika mieszającego się z wodą, takiego jak aceton, i rozpuszczalnika niemieszającego się z wodą, takiego jak chlorek metylenu lub heksan. Celem rozpuszczalnika mieszającego się z wodą jest ułatwienie ekstrakcji mokrych ciał stałych poprzez umożliwienie mieszanemu rozpuszczalnikowi penetracji warstwy wody na powierzchni cząstek stałych. Rozpuszczalnik niemieszający się z wodą ekstrahuje związki organiczne o podobnej polarności. Tak więc, niepolarny rozpuszczalnik, taki jak heksan, jest często stosowany do niepolarnych analitów, takich jak PCB, podczas gdy polarny rozpuszczalnik, taki jak chlorek metylenu, może być stosowany do polarnych analitów. Polarność acetonu może również pomóc w ekstrakcji polarnych analitów w mieszanych układach rozpuszczalników.
Tabela 1 zawiera przykładowe dane odzysku dla wybranych półlotnych związków organicznych wyekstrahowanych z NIST SRM przy użyciu różnych systemów rozpuszczalników ekstrakcyjnych. Poniższe sekcje zawierają wskazówki dotyczące wyboru rozpuszczalników dla różnych klas analitów.
Wszystkie rozpuszczalniki powinny być jakości pestycydów lub równoważne. Rozpuszczalniki mogą być odgazowane przed użyciem.
7.4.1 Półlotne substancje organiczne mogą być ekstrahowane acetonem/heksanem (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) lub acetonem/chlorkiem metylenu (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.2 Pestycydy chloroorganiczne mogą być ekstrahowane acetonem/heksanem (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) lub acetonem/chlorkiem metylenu (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.3 PCB mogą być ekstrahowane acetonem/heksanem (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) lub acetonem/chlorkiem metylenu (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2) lub heksanem (C6H14).
7.4.4 Inne systemy rozpuszczalników mogą być stosowane, pod warunkiem, że analityk może wykazać odpowiednią wydajność dla analitów będących przedmiotem zainteresowania, w stężeniach będących przedmiotem zainteresowania, w matrycy próbki (patrz Metoda 3500).
7.5 Rozpuszczalniki giełdowe — W przypadku stosowania niektórych metod oznaczania, rozpuszczalnik ekstrakcyjny będzie musiał zostać wymieniony na rozpuszczalnik kompatybilny z oprzyrządowaniem stosowanym w danej metodzie oznaczania. W celu wyboru odpowiedniego rozpuszczalnika do wymiany należy odnieść się do stosowanej metody oznaczania. Wszystkie rozpuszczalniki muszą być jakości pestycydów lub równoważne. Przykłady rozpuszczalników do wymiany podano poniżej.
7.5.1 Heksan, C6H14
7.5.2 2-Propanol, (CH3)2CHOH
7.5.3 Cykloheksan, C6H12
7.5.4 Acetonitryl, CH3CN
7.5.5 Metanol, CH3OH
Skrzynka dźwiękochłonna SPB-L znacznie redukuje hałas kawitacyjny sonikacji.
8. Pobieranie, konserwacja i przechowywanie próbek
8.1 Patrz materiał wprowadzający do rozdziału czwartego, “Anality organiczne” Metoda 3500 oraz konkretne metody oznaczania, które należy zastosować.
8.2 Próbki stałe, które mają być ekstrahowane za pomocą tej procedury, powinny być zbierane i przechowywane jak wszystkie inne próbki stałe zawierające półlotne związki organiczne.
9. Kontrola jakości
9.2 Wstępna demonstracja biegłości
Każde laboratorium musi wykazać się początkową biegłością w zakresie przygotowania próbek i kombinacji metod oznaczania, które wykorzystuje, generując dane o akceptowalnej dokładności i precyzji dla docelowych analitów w czystej matrycy. Laboratorium musi również powtórzyć demonstrację biegłości za każdym razem, gdy szkoleni są nowi pracownicy lub wprowadzane są znaczące zmiany w oprzyrządowaniu. Informacje na temat sposobu przeprowadzania demonstracji biegłości można znaleźć w Metodzie 8000.
9.3 Początkowo, przed przetworzeniem jakichkolwiek próbek, analityk powinien wykazać, że wszystkie części sprzętu mające kontakt z próbką i odczynnikami są wolne od zakłóceń. Osiąga się to poprzez analizę ślepej próby. W ramach ciągłej kontroli, za każdym razem, gdy próbki są ekstrahowane, czyszczone i analizowane, a także w przypadku zmiany odczynników, należy wyodrębnić i przeanalizować ślepą próbę dla związków będących przedmiotem zainteresowania jako zabezpieczenie przed przewlekłym zanieczyszczeniem laboratorium.
9.4 Wszelkie ślepe próby, próbki matrycowe lub próbki replikacyjne powinny być poddane tym samym procedurom analitycznym (rozdział 11.0), co te stosowane do próbek rzeczywistych.
9.5 W przypadku tej metody należy stosować standardowe praktyki zapewniania jakości zawarte w odpowiednich dokumentach dotyczących systematycznego planowania i SOP laboratorium. Wszystkie warunki pracy urządzenia powinny być rejestrowane.
9.6 Należy również zapoznać się z Metodą 3500 w celu uzyskania procedur kontroli jakości ekstrakcji i przygotowania próbki oraz metod oznaczania, które należy stosować w przypadku procedur oznaczania QC.
9.7 Jeśli jest to wymienione w odpowiedniej metodzie oznaczania, wzorce zastępcze należy dodać do wszystkich próbek przed ekstrakcją. Więcej informacji można znaleźć w metodach 3500 i 8000 oraz odpowiednich metodach oznaczania.
9.8 Jak wspomniano wcześniej, stosowanie dowolnej techniki ekstrakcji, w tym ekstrakcji ultradźwiękowej, powinno być poparte danymi, które wykazują wydajność określonego układu rozpuszczalników i warunków pracy dla interesujących analitów, na interesujących poziomach, w matrycy próbki.
10. Kalibracja i standaryzacja
Nie ma żadnych etapów kalibracji lub standaryzacji bezpośrednio związanych z tą procedurą ekstrakcji próbki.
11. Procedura
Jak wspomniano w sekcji 1.4, ekstrakcja ultradźwiękowa może nie być tak rygorystyczną metodą, jak inne metody ekstrakcji gleb / ciał stałych. Dlatego bardzo ważne jest, aby ta metoda była wyraźnie przestrzegana (w tym instrukcje producenta), aby osiągnąć maksymalną wydajność ekstrakcji. Co najmniej, dla pomyślnego wykorzystania tej techniki:
11.1 Obsługa próbek
11.1.2 Próbki odpadów — Próbki składające się z wielu faz należy przygotować przed ekstrakcją za pomocą procedury separacji faz opisanej w rozdziale drugim. Ta procedura ekstrakcji dotyczy tylko ciał stałych.
11.1.3 Suche próbki odpadów nadające się do rozdrobnienia — Zmielić lub w inny sposób podzielić odpady tak, aby przechodziły przez sito o średnicy 1 mm lub mogły być wyciskane przez otwór o średnicy 1 mm. Wprowadzić wystarczającą ilość próbki do urządzenia rozdrabniającego, aby uzyskać co najmniej 10 g po rozdrobnieniu.
UWAGA: Suszenie i szlifowanie należy przeprowadzać w okapie, aby uniknąć zanieczyszczenia laboratorium.
11.1.4 Materiały gumowate, włókniste lub oleiste, które nie nadają się do rozdrabniania — Pociąć, rozdrobnić lub w inny sposób zmniejszyć rozmiar tych materiałów, aby umożliwić mieszanie i maksymalną ekspozycję powierzchni próbki do ekstrakcji.
11.2 Oznaczanie procentu suchej masy — Jeśli wyniki próbki mają być obliczone na podstawie suchej masy, oddzielna porcja próbki powinna zostać zważona w tym samym czasie, co porcja użyta do oznaczenia analitycznego.
UWAGA: Suszarka powinna być zamknięta w okapie lub wentylowana. Silnie zanieczyszczona próbka odpadów niebezpiecznych może spowodować znaczne zanieczyszczenie laboratorium.
Natychmiast po zważeniu porcji próbki przeznaczonej do ekstrakcji, zważyć dodatkową porcję próbki o masie od 5 do 10 g do wytarowanego tygla. Wysuszyć tę porcję przez noc w temperaturze 105°C. Przed zważeniem pozostawić do ostygnięcia w eksykatorze.
Oblicz procent suchej masy w następujący sposób:
% suchej masy = (g suchej próbki / g próbki) x 100
Ta wysuszona w piecu porcja nie jest używana do ekstrakcji i powinna zostać odpowiednio zutylizowana po określeniu suchej masy.
11.3 Procedura ekstrakcji przy niskim stężeniu
Procedura ta ma zastosowanie do próbek stałych, które mogą zawierać mniej niż 20 mg/kg analiz organicznych.
Kroki przed sonikacją
11.3.1 Poniższe kroki należy wykonać szybko, aby uniknąć utraty bardziej lotnych substancji ekstrakcyjnych.
11.3.1.1 Odważyć około 30 g próbki do zlewki o pojemności 400 ml. Zapisz masę z dokładnością do 0,1 g.
11.3.1.2 Do próbki z każdej partii wybranej do oznaczania dodać 1,0 ml roztworu do oznaczania matrycy. Zapoznaj się z Metodą 3500 w celu uzyskania wskazówek dotyczących właściwego wyboru związków i stężeń matrycy. Patrz także uwaga w Rozdz. 11.3.
11.3.1.3 Dodaj 1,0 ml standardowego roztworu zastępczego do wszystkich próbek, próbek wzbogaconych, próbek QC i ślepych prób. Zapoznaj się z Metodą 3500, aby uzyskać wskazówki dotyczące właściwego wyboru związków zastępczych i stężeń. Patrz także uwaga w sekcji 11.3.
11.3.1.4 Jeśli ma być zastosowane oczyszczanie przez przenikanie żelu (patrz metoda 3640), analityk powinien albo dodać podwójną objętość roztworu zastępczego (i roztworu matrycy, jeśli ma to zastosowanie), albo zagęścić końcowy ekstrakt do połowy normalnej objętości, aby zrekompensować połowę ekstraktu, który jest tracony z powodu obciążenia kolumny GPC. Patrz także uwaga w rozdziale 11.3.
11.3.1.5 Próbki nieporowate lub mokre (typu gumowatego lub gliniastego), które nie mają sypkiej, piaszczystej tekstury, należy wymieszać z 60 g bezwodnego siarczanu sodu za pomocą szpatułki. W razie potrzeby można dodać więcej siarczanu sodu. Po dodaniu siarczanu sodu próbka powinna być sypka. Patrz także uwaga w punkcie 11.3.
11.3.1.6 Natychmiast dodać 100 ml rozpuszczalnika ekstrakcyjnego lub mieszaniny rozpuszczalników (patrz rozdział 7.4 i tabela 2 w celu uzyskania informacji na temat wyboru rozpuszczalników).
11.3.2 Umieść dolną powierzchnię końcówki 3/4-calowego przerywacza około 1/2 cala poniżej powierzchni rozpuszczalnika, ale powyżej warstwy osadu.
UWAGA: Upewnij się, że klakson ultradźwiękowy / sonotroda są prawidłowo zamontowane zgodnie z instrukcjami producenta.
11.3.3 Ekstrahować próbkę ultradźwiękowo przez 3 minuty, z regulacją mocy wyjściowej ustawioną na 100% (pełna moc) lub na zalecanym przez producenta ustawieniu mocy, przełącznikiem trybu na Pulse (energia pulsująca, a nie ciągła) i procentowym cyklem pracy ustawionym na 50% (energia włączona przez 50% czasu i wyłączona przez 50% czasu). Nie używaj sondy z mikrokropelką.
11.3.4 Zdekantować ekstrakt i przefiltrować go przez bibułę filtracyjną (np. Whatman nr 41 lub odpowiednik) w lejku Buchnera, który jest przymocowany do czystej kolby filtracyjnej o pojemności 500 ml. Alternatywnie, zdekantować ekstrakt do butelki wirówki i odwirować przy niskiej prędkości w celu usunięcia cząstek.
11.3.5 Powtórzyć ekstrakcję jeszcze dwa razy z dwoma dodatkowymi 100 ml porcjami czystego rozpuszczalnika. Zdekantować rozpuszczalnik po każdej ekstrakcji ultradźwiękowej. Po ostatniej ekstrakcji ultradźwiękowej wlać całą próbkę do lejka Buchnera, przepłukać zlewkę rozpuszczalnikiem ekstrakcyjnym i dodać popłuczyny do lejka.
Kroki po sonikacji
11.3.6 Jeśli to konieczne, zagęścić ekstrakt przed analizą zgodnie z procedurą w sekcji 11.5. W przeciwnym razie przejdź do sekcji 11.7.
UP200St z mikrokońcówką do sonikacji próbek
11.4 Procedura ekstrakcji średniego/wysokiego stężenia
Procedura ta ma zastosowanie do próbek stałych, które mogą zawierać więcej niż 20 mg/kg analitów organicznych.
Kroki przed sonikacją
11.4.2 Do próbki z każdej partii wybranej do oznaczania dodać 1,0 ml roztworu do oznaczania matrycy. Zapoznaj się z Metodą 3500 w celu uzyskania wskazówek dotyczących właściwego wyboru związków i stężeń matrycy. Patrz także uwaga w sekcji 11.3.
11.4.3 Dodaj 1,0 ml roztworu zastępczego do wszystkich próbek, próbek z kolcem, próbek QC i ślepych prób. Zapoznaj się z Metodą 3500 w celu uzyskania wskazówek dotyczących właściwego wyboru związków i stężeń matrycy. Patrz także uwaga w sekcji 11.3.
11.4.4 Jeśli ma być zastosowane oczyszczanie przez przenikanie żelu (patrz metoda 3640), analityk powinien albo dodać dwukrotną objętość roztworu zastępczego (i roztworu matrycy, jeśli ma to zastosowanie), albo zagęścić końcowy ekstrakt do połowy normalnej objętości, aby zrekompensować połowę ekstraktu, który jest tracony z powodu obciążenia kolumny GPC.
11.4.5 Próbki nieporowate lub mokre (typu gumowatego lub gliniastego), które nie mają sypkiej, piaszczystej tekstury, należy wymieszać z 2 g bezwodnego siarczanu sodu za pomocą szpatułki. W razie potrzeby można dodać więcej siarczanu sodu. Po dodaniu siarczanu sodu próbka powinna być sypka (patrz uwaga w punkcie 11.3).
11.4.6 Natychmiast dodać dowolną objętość rozpuszczalnika niezbędną do doprowadzenia końcowej objętości do 10,0 ml, biorąc pod uwagę dodaną objętość surogatów i próbek matrycowych (patrz rozdział 7.4 i tabela 2 w celu uzyskania informacji na temat wyboru rozpuszczalników).
11.4.7 Ekstrakcja próbki za pomocą sondy ultradźwiękowej ze stożkową końcówką 1/8 cala przez 2 minuty przy ustawieniu kontroli wyjścia 5 i przełączniku trybu na impuls i procentowym cyklu pracy na 50%.
11.4.8 Luźno zapakuj jednorazową pipetę Pasteura w 2 do 3 cm waty szklanej. Przefiltrować ekstrakt próbki przez watę szklaną i zebrać ekstrakt do odpowiedniego pojemnika. Całe 10 ml rozpuszczalnika ekstrakcyjnego nie może być odzyskane z próbki. Dlatego analityk powinien zebrać objętość odpowiednią do czułości stosowanej metody oznaczania. Na przykład, w przypadku metod, które nie wymagają dalszego zatężania ekstraktu (np. metoda 8081 zazwyczaj wykorzystuje końcową objętość ekstraktu wynoszącą 10 ml), ekstrakt można zebrać w fiolce scyntylacyjnej lub innym zamykanym pojemniku. W przypadku ekstraktów, które będą wymagały dalszego zatężenia, zaleca się zebranie standardowej objętości dla wszystkich takich próbek w celu uproszczenia obliczeń wyników końcowych próbek. Na przykład, należy pobrać 5,0 ml ekstraktu do czystej probówki z koncentratorem. Objętość ta stanowi dokładnie połowę całkowitej objętości oryginalnej próbki ekstraktu. W razie potrzeby należy uwzględnić “strata” połowę ekstraktu w obliczeniach próbki końcowej lub zagęścić ekstrakt końcowy do połowy nominalnej objętości końcowej (np. 0,5 ml vs. 1,0 ml), aby zrekompensować straty.
11.4.9 Jeśli to konieczne, zagęścić ekstrakt przed analizą zgodnie z procedurą w Sekcji 11.5 lub Sekcji 11.6. W przeciwnym razie należy przejść do punktu 11.7.
Techniki koncentracji
Tam, gdzie jest to konieczne do spełnienia kryteriów czułości, ekstrakty próbek z procedury ekstrakcji o niskim stężeniu lub średnim/wysokim stężeniu mogą zostać zagęszczone do końcowej objętości niezbędnej do zastosowania metody oznaczania i konkretnego zastosowania, przy użyciu techniki K-D lub odparowania azotu.
11.5.1 Zmontować koncentrator Kuderna-Danish (K-D), podłączając rurkę koncentratora o pojemności 10 ml do kolby wyparnej o odpowiednim rozmiarze.
11.5.2 Wysuszyć ekstrakt, przepuszczając go przez kolumnę suszącą zawierającą około 10 g bezwodnego siarczanu sodu. Zebrać wysuszony ekstrakt w koncentratorze K-D.
11.5.3 Przepłukać rurkę zbierającą i kolumnę suszącą w kolbie K-D dodatkową porcją 20 ml rozpuszczalnika w celu uzyskania transferu ilościowego.
11.5.4 Dodać jeden lub dwa czyste wrzące wióry do kolby i podłączyć kolumnę Snydera z trzema kulkami. Przymocować szklane naczynie do odzyskiwania oparów rozpuszczalnika (skraplacz i urządzenie zbierające, patrz rozdział 6.9) do kolumny Snydera aparatu K-D, zgodnie z instrukcjami producenta. Wstępnie zwilżyć kolumnę Snydera, dodając około 1 ml chlorku metylenu (lub innego odpowiedniego rozpuszczalnika) do górnej części kolumny. Umieścić aparat K-D na gorącej łaźni wodnej (15 – 20 EC powyżej temperatury wrzenia rozpuszczalnika), tak aby rurka koncentratora była częściowo zanurzona w gorącej wodzie, a cała dolna zaokrąglona powierzchnia kolby była skąpana w gorącej parze. Dostosować pionowe położenie aparatu i temperaturę wody w zależności od potrzeb, aby zakończyć zatężanie w ciągu 10 minut. – 20 min. Przy odpowiedniej szybkości destylacji kulki kolumny będą aktywnie chrzęścić, ale komory nie zostaną zalane. Gdy pozorna objętość cieczy osiągnie 1 ml, wyjmij aparat K-D z łaźni wodnej i pozwól mu spłynąć i ostygnąć przez co najmniej 10 minut.
UWAGA: Nie dopuścić do wyschnięcia ekstraktu, ponieważ spowoduje to poważne straty niektórych analitów. Pestycydy fosforoorganiczne są szczególnie podatne na takie straty.
11.5.4.1 Jeśli konieczna jest wymiana rozpuszczalnika (jak wskazano w Tabeli 2 lub odpowiedniej metodzie oznaczania), należy na chwilę usunąć kolumnę Snydera, dodać 50 ml rozpuszczalnika do wymiany i nowy chip wrzący.
11.5.4.2 Ponownie zamocować kolumnę Snydera. Zagęścić ekstrakt, w razie potrzeby podnosząc temperaturę łaźni wodnej, aby utrzymać odpowiednią szybkość destylacji.
11.5.5 Usunąć kolumnę Snydera. Przepłukać kolbę K-D i dolne złącza kolumny Snydera w probówce koncentratora za pomocą 1 – 2 ml rozpuszczalnika. Ekstrakt może być dalej zatężany przy użyciu jednej z technik opisanych w rozdziale 11.6 lub dostosowany do końcowej objętości 5,0 ml rozpuszczalnika. – 10,0 ml przy użyciu odpowiedniego rozpuszczalnika (patrz Tabela 2 lub odpowiednia metoda oznaczania). Jeśli obecne są kryształy siarki, należy przejść do metody 3660 w celu oczyszczenia.
11.6 Jeśli konieczne jest dalsze zatężanie, należy zastosować technikę kolumny mikro-Snydera (patrz punkt 11.6.1) lub technikę odparowywania azotu (patrz punkt 11.6.2).
11.6.1 Technika kolumny Micro-Snydera
11.6.1.1 Dodać świeży, czysty chip wrzący do rurki koncentratora i podłączyć dwukulową kolumnę mikro-Snydera bezpośrednio do rurki koncentratora. Podłączyć szklane naczynie do odzyskiwania oparów rozpuszczalnika (skraplacz i urządzenie zbierające) do kolumny mikro-Snydera aparatu K-D, zgodnie z instrukcjami producenta. Wstępnie zwilżyć kolumnę Snydera, dodając 0,5 ml chlorku metylenu lub rozpuszczalnika wymiennego do górnej części kolumny. Umieścić aparat do mikrokoncentracji w gorącej łaźni wodnej, tak aby rurka koncentratora była częściowo zanurzona w gorącej wodzie. W razie potrzeby wyregulować pionową pozycję aparatu i temperaturę wody, aby zakończyć zatężanie w ciągu 5 minut. – 10 min. Przy odpowiedniej szybkości destylacji kulki kolumny będą aktywnie drgać, ale komory nie zostaną zalane.
11.6.1.2 Gdy pozorna objętość cieczy osiągnie 0,5 ml, wyjmij aparat z łaźni wodnej i pozwól mu spłynąć i ostygnąć przez co najmniej 10 minut. Wyjąć kolumnę Snydera i przepłukać jej dolne złącza w probówce koncentratora 0,2 ml rozpuszczalnika. Dostosować końcową objętość ekstraktu do 1,0 – 2,0 ml.
UWAGA: Nie dopuścić do wyschnięcia ekstraktu, ponieważ spowoduje to poważne straty niektórych analitów. Pestycydy fosforoorganiczne są szczególnie podatne na takie straty.
11.6.2 Technika odparowywania azotu
11.6.2.1 Umieścić rurkę koncentratora w ciepłej łaźni (30 st. C) i odparować objętość rozpuszczalnika do 0,5 ml przy użyciu delikatnego strumienia czystego, suchego azotu (przefiltrowanego przez kolumnę z węglem aktywnym).
UWAGA: Pomiędzy pułapką węglową a próbką nie wolno stosować nowych plastikowych rurek, ponieważ mogą one wprowadzać zakłócenia ftalanowe.
11.6.2.2 Podczas zatężania kilkakrotnie przepłukać wewnętrzną ściankę rurki koncentratora rozpuszczalnikiem. Podczas odparowywania należy ustawić rurkę koncentratora tak, aby uniknąć kondensacji wody w ekstrakcie. Zgodnie z normalnymi procedurami ekstrakt nie może wyschnąć.
UWAGA: Nie dopuścić do wyschnięcia ekstraktu, ponieważ spowoduje to poważne straty niektórych analitów. Pestycydy fosforoorganiczne są szczególnie podatne na takie straty.
11.7 Ekstrakt może być teraz poddany procedurom oczyszczania lub analizowany pod kątem docelowych analitów przy użyciu odpowiednich technik oznaczania. Jeśli dalsze postępowanie z ekstraktem nie zostanie przeprowadzone natychmiast, należy zamknąć rurkę koncentratora i przechowywać w lodówce. Jeśli ekstrakt będzie przechowywany dłużej niż 2 dni, powinien zostać przeniesiony do fiolki wyposażonej w zakrętkę wyłożoną PTFE i odpowiednio oznakowany.
12. Analiza danych i obliczenia
Nie ma żadnych obliczeń bezpośrednio związanych z tą procedurą ekstrakcji. W celu obliczenia ostatecznych wyników próbki należy zapoznać się z odpowiednią metodą oznaczania.
13. Wydajność metody
14. Zapobieganie zanieczyszczeniom
14.1 Zapobieganie zanieczyszczeniom obejmuje wszelkie techniki, które zmniejszają lub eliminują ilość i/lub toksyczność odpadów w miejscu ich powstawania. W laboratorium istnieje wiele możliwości zapobiegania zanieczyszczeniom. EPA ustanowiła preferowaną hierarchię technik zarządzania środowiskiem, która stawia zapobieganie zanieczyszczeniom jako opcję zarządzania pierwszego wyboru. Zawsze, gdy jest to wykonalne, personel laboratorium powinien stosować techniki zapobiegania zanieczyszczeniom, aby zająć się wytwarzaniem odpadów. W przypadku, gdy odpady nie mogą zostać zredukowane u źródła, Agencja zaleca recykling jako kolejną najlepszą opcję.
14.2 Informacje na temat zapobiegania zanieczyszczeniom, które mogą mieć zastosowanie w laboratoriach i instytucjach badawczych, można znaleźć w dokumencie Less is Better: Laboratory Chemical Management for Waste Reduction dostępnej w Departamencie Relacji Rządowych i Polityki Naukowej Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego, 1155 16th St., N.W. Washington, D.C. 20036, https://www.acs.org.
15. Zarządzanie odpadami
W tym celu należy przestrzegać przepisów dotyczących odpadów stałych i niebezpiecznych, w szczególności zasad identyfikacji odpadów niebezpiecznych i ograniczeń dotyczących usuwania odpadów. Więcej informacji na temat zarządzania odpadami można znaleźć w Podręczniku zarządzania odpadami dla personelu laboratoryjnego dostępnym w Amerykańskim Towarzystwie Chemicznym pod adresem wymienionym w punkcie 14.2.
16. Odniesienia
- U.S. EPA, “Międzylaboratoryjne badanie porównawcze: Metody dla lotnych i półlotnych związków,” Environmental Monitoring Systems Laboratory, Office of Research and Development, Las Vegas, NV, EPA 600/4-84-027, 1984.
- C. S. Hein, P. J. Marsden, A. S. Shurtleff, “Ocena metod 3540 (Soxhlet) i 3550 (sonikacja) do oceny analitów z załącznika IX z próbek stałych,” S-CUBED, Report for EPA Contract 68-03-33-75, Work Assignment No. 03, Document No. SSS-R- 88-9436, October, 1988.
Fakty, które warto znać
Ultradźwiękowe homogenizatory tkanek są często określane jako sonikator soniczny, lizak soniczny, dysruptor ultradźwiękowy, szlifierka ultradźwiękowa, sono-ruptor, sonifikator, dysembrator soniczny, rozbijacz komórek, dyspergator ultradźwiękowy lub rozpuszczalnik. Różne terminy wynikają z różnych zastosowań, które mogą być spełnione przez sonikację.
Różne rozmiary sonotrody dla UP200Ht